NVMe Host Controller IP，高性能NVMe主机控制器IP

adrifter 发表于 2024-1-6 14:06

<div class='showpostmsg'>NVMe Host Controller IP

<ol>
<li ><a name="_Toc155199081"> 介绍</a></li>
</ol>

NVMe Host Controller IP可以连接高速存储PCIe SSD，无需CPU和外部存储器，自动加速处理所有的NVMe协议命令，具备独立的数据写入AXI4-Stream/FIFO接口和数据读取AXI4-Stream/FIFO接口，非常适合于超高容量和超高性能的应用。此外，NVMe Host Controller IP支持RAID存储，从而可实现更高存储性能和存储容量。

无需CPU，NVMe Host Controller IP自动执行对PCIe SSD的PCIe设备枚举和配置、NVMe控制器识别和初始化、NVMe队列设置和初始化，实现必须以及可选的NVMe Admin Command Set和NVM Command Set，实现对PCIe SSD的复位/断电管理、IO（Page）读写、DMA读写和数据擦除功能，提供用户一个简单高效的接口实现高性能存储解决方案。

针对多通路访问PCIe SSD，NVMe Host Controller IP支持灵活配置DMA读写的通道个数，按照NVMe队列优先级机制实现多个DMA通道对同一块PCIe SSD的高效访问，从而达到多通道访问的并行需求和QoS要求。

<ul>
<li style="list-style-type:none">
<ol>
<li ><a name="_Toc155199082"> 特性</a></li>
</ol>
</li>
<li >支持Ultrascale+，Ultrascale，7 Series FPGA</li>
<li >支持PCIe Gen4，PCIe Gen3，PCIe Gen2 SSD</li>
<li >无需CPU和外部存储器</li>
<li >自动实现对PCIe SSD的PCIe设备枚举、NVMe控制器识别和NVMe队列设置</li>
<li >支持对PCIe SSD的NVM Subsystem Reset、Controller Reset和Shutdown</li>
<li >支持NVMe Admin Command Set：Identify、SMART、Create/Delete IO Submission/Completion Queue、Set Feature</li>
<li >支持NVMe NVM Command Set：Write、Read、Flush、Dataset Management</li>
<li >提供1个Admin命令接口，实现对PCIe SSD的复位/断电管理功能</li>
<li >提供1个IO命令接口，实现对PCIe SSD的IO（Page）读写、Cache Flush和逻辑数据块擦除功能；提供1个IO-AXI4-MM接口读写IO（page）数据</li>
<li >提供1个DMA命令接口，实现对PCIe SSD的DMA读写功能；提供1个DMA-AXI4-Stream-In/Out或DMA-FIFO-In/Out接口实现DMA数据的输入和输出</li>
<li >针对多通路DMA需求，可以配置N个DMA命令接口和N个DMA-AXI4-Stream-In/Out或DMA-FIFO-In/Out接口</li>
<li >支持的NVMe设备：
<ol start="14" style="list-style-type:lower-alpha">
<li >Base Class Code：01h（mass storage），Sub Class Code：08h（Non-volatile），Programming Interface：02h（NVMHCI）</li>
<livalue="14">MPSMIN（Memory Page Size Minimum）：0（4K-byte）</li>
<livalue="14">LBA Unit：512-byte，1024-byte，2048-byte或4096-byte</li>
</ol>
</li>
<li >一个NVMe Host Controller IP直接连接到PCIe SSD</li>
<li >易于集成的同步、可综合Verilog设计</li>
<li >通过完全验证的NVMe Host Controller IP</li>
</ul>

<ol start="2">
<li ><a name="_Toc155199083"> 概述</a></li>
</ol>

NVMe Host Controller IP作为一个对PCIe SSD的高性能存储控制器，不但提供对PCIe SSD的配置管理功能，而且提供对PCIe SSD的IO（Page）读写以及DMA读写功能。

NVMe Host Controller IP具备PCIe SSD Manegement，实现对PCIe SSD的复位/断电管理功能。

NVMe Host Controller IP具备ASQ/ACQ引擎，实现NVMe Admin Command Set：Identify、SMART、Create/Delete IO Submission/Completion Queue、Set Feature。

NVMe Host Controller IP具备IO（Page） Wr/Rd引擎和SQ1/CQ1引擎，实现对PCIe SSD的IO（Page）读写、Cache Flush和逻辑数据块擦除功能。

NVMe Host Controller IP具备DMA Wr/Rd引擎和SQn/CQn引擎，实现对PCIe SSD的DMA读写功能。

上电后，NVMe Host Controller IP内置的PCIe Device Enumerate & Configuration自动实现对PCIe SSD的PCIe设备枚举和配置；然后内置的NVMe Controller Identify & Initialization自动实现对PCIe SSD的NVMe控制器识别和初始化；最后内置的Queue Setup & Initialization自动实现对PCIe SSD的NVMe队列设置和初始化。上电后至此，NVMe Host Controller IP完成对PCIe SSD的所有配置和初始化工作，可以开始提供对PCIe SSD的读写、擦除、复位操作。

<div style="text-align: center;"></div>

图 2 NVMe Host Controller IP结构框图

<ol start="3">
<li ><a name="_Toc155199084"> 产品规格</a>

<ol>
<li ><a name="_Toc155199085"> 性能</a></li>
</ol>
</li>
</ol>

PCIe配置参数：Max Payload Size=256-byte，Max Read Request Size=512-byte

<ol>
<li >PCIe Gen3 SSD，1个DMA通道：
<ol style="list-style-type:lower-alpha">
<li >DMA写入速度可达3300MB/s</li>
<li >DMA读取速度可达3500MB/s</li>
</ol>
</li>
<li >PCIe Gen2 SSD，1个DMA通道：
<ol style="list-style-type:lower-alpha">
<li >DMA写入速度可达1700MB/s</li>
<li >DMA读取速度可达1800MB/s</li>
</ol>
</li>
</ol>

<ol>
<li style="list-style-type:none">
<ol start="2">
<li ><a name="_Toc155199086"> 资源</a></li>
</ol>
</li>
</ol>

表3 PCIe Gen3 SSD，1个DMA通道资源

<table style=" border-collapse:collapse; border:none" width="612">
<tbody>
<tr>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:1px solid black; border-right:1px solid black; border-left:1px solid black" valign="top">
ZU7EV
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:1px solid black; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
LUTs
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:1px solid black; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
FFs
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:1px solid black; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
BRAMs
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:1px solid black; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
URAM
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:1px solid black; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
PCIe
</td>
</tr>
<tr>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:none; border-right:1px solid black; border-left:1px solid black" valign="top">
资源
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:none; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
23657
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:none; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
33781
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:none; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
40
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:none; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
2
</td>
<td style="border-bottom:1px solid black; border-top:none; border-right:1px solid black; border-left:none" valign="top">
1
</td>
</tr>
</tbody>
</table>

<ol start="4">
<li >交付清单</li>
</ol>

可交付资料：

1. 详细的用户手册

2. 设计文件：源代码或网表

3. 时序约束

4. 测试或Demo工程

5. 技术支持：邮件，电话，现场，培训服务

联系方式：

Email：<a href="mailto:neteasy163z@163.com" rel="nofollow">neteasy163z@163.com</a>

 

 
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adrifter 发表于 2024-8-30 12:49

<div> 
 
 
 
 
 
</div>

 

NVMe主机控制器使用手册，AMBA-AXI-Stream接口，AMBA-AXI4接口，Xilinx FPGA

NVMe A4S Host Controller User Guide

NVMe AXI4 Host Controller User Guide

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